Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Heat treatment of SLM-LMD hybrid components
    ( 2019)
    Uhlmann, Eckart
    ;
    Düchting, Jan
    ;
    Petrat, Torsten
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    Graf, Benjamin
    ;
    Rethmeier, Michael
    Additive manufacturing is no longer just used for the production of prototypes but already found its way into the industrial production. However, the fabrication of massive metallic parts with high geometrical complexity is still too time-consuming to be economically viable. The combination of the powder bed-based selective laser melting process (SLM), known for its geometrical freedom and accuracy, and the nozzle-based laser metal deposition process (LMD), known for its high build-up rates, has great potential to reduce the process duration. For the industrial application of the SLM-LMD hybrid process chain it is necessary to investigate the interaction of the processes and its effect on the material properties to guarantee part quality and prevent component failure. Therefore, hybrid components are manufactured and examined before and after the heat treatment regarding the microstructure and the hardness in the SLM-LMD transition zone. The experiments are conducted using the nickel-based alloy Inconel 718.
  • Publication
    Temperature generation of different travel path strategies to build layers using Laser Metal Deposition
    ( 2017)
    Petrat, Torsten
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Winterkorn, René
    ;
    Gumenyuk, Andrey
    ;
    Rethmeier, Michael
    Laser Metal Deposition offers the chance to build near net shape parts. The temperature evolution within the process has an influence on track and layer geometries. There are special travel path strategies required to produce near net shape components and reduce shape deviation resulting of error propagation. This paper deals with the temperature progression of individual layers and the maximum heating of deeper substrate regions. Spiral and zig-zag strategies are examined. The investigations are carried out using S235JR as substrate and 316L as powder material. The influence of different strategies on temperature evolution is discussed. The results from the experiments show that various production strategies are associated with different temperature fields. Furthermore, the extent of the temperature variations of layer strategies and layer position are strongly dependent on the production direction. These results demonstrate the importance of developing suitable build-up strategies for parts of complex shape to ensure a stable process with constant temperature as well as even layers.
  • Publication
    Laser-Pulver-Auftragschweißen zum additiven Aufbau komplexer Formen
    ( 2015)
    Petrat, Torsten
    ;
    Graf, Benjamin
    ;
    Gumenyuk, Andrey
    ;
    Rethmeier, Michael
    Das Laser-Pulver-Auftragschweißen als additives Fertigungsverfahren ermöglicht einen endformnahen Aufbau von Bauteilen. Ein Zielkonflikt besteht zwischen der Forderung nach hoher Aufbaurate und hoher Endformnähe, welcher von der Schweißraupengröße wesentlich beeinflusst wird. In dieser Veröffentlichung wird das Laser-Pulver-Auftragschweißen eingesetzt, um komplexe Formen additiv aufzubauen. Am Beispiel eines Tannenbaumprofiles werden unterschiedliche Einflussfaktoren dargestellt. Dazu gehören die Raupengeometrie, die Überlappung einzelner Raupen, die Verwendung unterschiedlicher Aufbaustrategien und die Teilung des Gesamtkörpers in Teilkörper. Der Zielkonflikt wird durch die Herstellung von Probekörpern mit unterschiedlichen Steigungswinkeln an den Seitenflächen verdeutlicht. Die Ergebnisse zeigen eine verbesserte Endformnähe in Bereichen flacher Steigung beim Einsatz kleiner Schweißraupen. Im Vergleich dazu erlauben die Schweißparameter der großen Raupen eine 5-fach höhere Aufbaurate. Bei einer Raupenüberlappung kleiner und großer Raupengeometrien innerhalb einer Lage treten Anbindungsfehler auf. Strategien zur Behebung dieses Fehlers durch Anpassung der Schweißreihenfolge werden in dieser Veröffentlichung aufgezeigt. Diese Erfahrungen werden genutzt, um einen Gesamtkörper aus Teilkörpern unterschiedlicher Raupengeometrien zu fertigen.